Cómo se produce el hidrógeno verde con residuos agrícolas (y una eficiencia inédita)

El hidrógeno verde se está convirtiendo en unos de los compañeros de viaje más importantes de la energía solar y eólica en el camino hacia la sostenibilidad de nuestro mundo. Sus ventajas son numerosas: es una solución práctica de almacenamiento de energía, se puede utilizar en vehículos como aviones sin preocuparse por el peso de las baterías y puede alimentar calderas de calefacción o procesos industriales sin generar emisiones de gases de efecto invernadero.

La clave para que este combustible llegue a ser mayoritario y desaloje a los combustibles fósiles reside en cómo se produce el hidrógeno verde, es decir, que el hidrógeno se obtenga de forma limpia –de ahí el adjetivo “verde” – y eficiente. En la Universidad de Illinois en Chicago acaban de anunciar una novedosa técnica que permite producirlo a partir de biomasa de origen agrícola o ganadero.  

Cómo se produce el hidrógeno verde

Antes de proseguir, una pequeña explicación: el hidrógeno verde es aquel que se produce a partir de energías renovables tales como la eólica o la fotovoltaica. Como se trata de un gas que no suele encontrarse de forma aislada en el medio ambiente, es preciso separar moléculas donde esté presente, tal como sucede con  el agua. Este proceso, que suele llevarse a cabo por medio de electrólisis, requiere energía, y es aquí donde entra en escena el uso de fuentes de energía renovable. En caso de utilizar combustibles fósiles para ese proceso, hablaríamos de hidrógeno gris. 

Hidrógeno verde a partir de energía solar y biomasa

Sin embargo, puede que haya maneras de optimizar el proceso de electrólisis, que separa el hidrógeno y el oxígeno por medio de una corriente eléctrica. Una de las últimas estrategias para reducir el voltaje necesario consiste en utilizar una fuente de carbono en la reacción, pero hasta ahora hacía falta emplear carbón o sustancias químicas costosas.

Aquí es donde entra en juego la solución ideada por los ingenieros de la Universidad de Illinois en Chicago para producir hidrógeno verde a partir de agua, utilizando únicamente energía solar y residuos agrícolas. Este método innovador destaca por su eficiencia energética, al reducir la energía necesaria en un 600%. El proceso aprovecha una solución de residuos agrícolas y ganaderos en ácido sulfúrico a modo de biochar, para disminuir significativamente la electricidad requerida en la producción de hidrógeno.

Pero ¿en qué consiste exactamente el biochar? Se trata de un compuesto de alto contenido en carbono que hoy en día se produce a través de la pirolisis de biomasa en ausencia de oxígeno. El biochar es capaz de mantener secuestrado el carbono de forma inalterable durante muchas décadas lo que evita su liberación a la atmosfera en forma de CO2, por lo que se puede utilizar para mejorar la fertilidad de los suelos.

En esta última investigación, al añadir una solución de biochar en el ánodo en el proceso de electrólisis del hidrógeno verde, se logró reducir las necesidades de potencia eléctrica. Los experimentos indican que el biochar más eficiente es el obtenido a partir de estiércol de vaca, con el que la energía necesaria para obtener una unidad de hidrógeno se redujo a la sexta parte.

Así, una sola célula fotovoltaica de 15 miliamperios y una corriente de 0,5 voltios –inferior a la energía de una pila AA– bastaba para producir hidrógeno verde. El carbono contenido en la solución de biochar reacciona con el O₂ producido en la electrolisis para generar CO₂ que puede capturarse y reutilizarse en otros procesos industriales, como la producción de fertilizantes, tal como te contábamos en este artículo.

Según los autores de la investigación, la elevada eficiencia del proceso, que alcanza un 35% de conversión de la energía solar en hidrógeno, podría ofrecer una alternativa más barata y sostenible a los métodos actuales de producción de hidrógeno verde a la hora de reducir las emisiones de gases de efecto invernadero.

Granjas autosuficientes  

Uno de los escenarios más interesantes sugeridos por el equipo de investigadores de la universidad estadounidense es un futuro donde las explotaciones agrícolas puedan combinar la energía producida con paneles fotovoltaicos y los residuos vegetales o animales para generar hidrógeno verde y alcanzar así la autosuficiencia energética.

Esto se debe a que una pila de hidrógeno puede ofrecer una gran eficiencia a la hora de mover la maquinaria y complementa a la perfección otras fuentes de energía como la solar o la eólica con independencia de la meteorología o las horas de luz.

Por otro lado, tal como hemos visto, el método desarrollado por la Universidad de Illinois en Chicago no solo se limita a la producción de hidrógeno, sino que también puede generar otros productos valiosos a partir de los residuos agrícolas.

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Fuentes:

• ACCIONA